推挽式开关电源变压器参数的计算
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第23卷第6期合肥工业大学学报(自然科学版)V o l.23N o.6 2000年12月JOU RNAL O F H EFE I U N I V ER S IT Y O F T ECHNOLO GY D ec.2000推挽式DC DC开关电源的设计与校正张 兴, 马先奎, 张崇巍(合肥工业大学电气工程学院,安徽合肥 230009)摘 要:文章给出了应用状态空间平均法所建立的推挽式DC DC变换器的动态小信号数学模型,得出了闭环系统框图和传递函数。
并在此基础上应用自动控制理论设计和校正了一系统。
分析了比例校正方式对系统性能的影响,并展望了对系统性能更好的校正方式。
仿真结果表明了小信号数学模型的正确性和实用性。
关键词:状态空间平均法;开关电源;小信号数学模型;校正中图分类号:TM401.1 文献标识码:A 文章编号:100325060(2000)0620957205D esign and correction of push-pull DC DC sw itch i ng power supplyZHAN G X ing, M A X ian2ku i, ZHAN G Chong2w ei(Schoo l of E lectrical Engineering,H efei U niversity of T echno logy,H efei230009,Ch ina)Abstract:T he s m all signal m athem atical m odel of p u sh2p u ll DC DC converter is con structed by app lying the state2sp ace m ethod,and the clo sed2loop system b lock diagram and tran sfer functi on are p ropo sed.T hen a system is designed and co rrected w ith au tom atic con tro l theo ry.T he effect of P I co rrecti on on the system p rop erty is discu ssed,and P I co rrecti on is com p ared w ith o ther co rrecti on m ethods.T he si m u lati on resu lts indicate that the s m all signal m odel is co rrect and feasib le.Key words:state2sp ace m ethod;s w itch ing pow er supp ly;s m all signal m athem atical m odel;co rrecti on0 引 言开关电源(Sw itch ing Pow er Supp ly)与传统的线性电源相比较,具有效率高、重量轻、体积小等优点,近年来得到广泛的应用和发展。
推挽变压器计算范文引言:一、推挽变压器的基本原理推挽变压器是由两个互补工作的铁芯变压器组成的。
其中一个变压器是正相位变压器,将直流电压转换为交流电压;另一个变压器是负相位变压器,将交流电压转换为直流电压。
这种互补工作的设计能够实现高效的功率转换,并且可以克服传统变压器存在的问题。
二、推挽变压器的设计流程1.参数选取:首先确定需要的输入输出电压范围和功率等级。
根据实际需求和条件,选择合适的主要参数。
2.铁芯设计:根据设计参数,计算变压器的铁芯尺寸和截面积,选择合适的铁芯材料。
3.线圈绕组设计:根据铁芯尺寸和设计参数,计算绕组的匝数和截面积,选择合适的线径和绕组方式。
4.检验和验证:根据设计完成后,进行电流、电压和功率等方面的检验和验证,确保设计符合要求。
三、推挽变压器的计算方法在推挽变压器的设计过程中,需要进行多个参数的计算和选择,包括铁芯参数、线圈参数等。
1.铁芯参数的计算:根据设计参数,计算出变压器铁芯的尺寸和截面积。
主要考虑铁芯磁导率和交流损耗等因素。
2.线圈参数的计算:根据线圈的匝数和截面积,计算线圈的电流承载能力和绕组方式。
主要考虑线圈的电阻和电感等因素。
3.电压和功率的计算:根据输入输出电压和功率要求,计算变压器的变比和效率。
主要考虑变压器的损耗和效率等因素。
4.磁通密度和磁场分布的计算:根据变压器的铁芯参数和线圈参数,计算变压器的磁通密度和磁场分布。
主要考虑铁芯的饱和和线圈的耦合等因素。
结论:推挽变压器是一种重要的变压器类型,广泛应用于工业和电力系统中。
设计推挽变压器需要进行多个参数的计算和选择,包括铁芯参数、线圈参数等。
这些计算和选择需要考虑变压器的输入输出电压范围、功率等级和效率要求等因素。
通过合理的设计流程和计算方法,可以得到满足要求的推挽变压器。
推挽变压器计算公式标题:推导变压器计算公式,为电力工程设计提供便利引言:变压器是电力系统中必不可少的元件,它的设计与计算对于保证电力系统的正常运行非常重要。
然而,计算变压器参数并不是一件简单的事情,需要借助一定的公式和方法。
本文将推导变压器计算的基本公式,以便为电力工程设计提供便利和指导。
一、基本概念和假设1. 互感性:变压器的工作基于互感效应,即通过磁场的变化来传递能量。
互感性的表达式为N1φ1 = N2φ2,其中N1、N2分别为变压器的一次和二次线圈的匝数,φ1、φ2分别为一次和二次线圈的磁通。
2. 理想变压器:假设变压器是理想的情况下,可以得出以下假设公式:- 磁场没有漏磁,即φ1 = φ2;- 电阻和漏电感可以忽略不计。
二、变压器的基本参数1. 变比: 变比表示了变压器一次和二次电压之间的关系。
变比定义为:K = V2 / V12. 系数K的定义中包含了两个重要的量:- 变压器的主磁通率(M)。
主磁通率定义为变压器磁通的比例因子,即φ1 = Mφ2;- 变压器的匝缐比(m)。
匝缐比定义为一次和二次线圈的匝数之比,即m = N1 / N2。
通过将M和m代入K的定义,我们可以得到另一种形式的变比公式:K = M*m三、变压器的基础计算公式1. 一次和二次电流之间的关系:根据理想变压器的假设公式,可以推导出:I1 / I2 = N2 / N1 = 1 / m2. 线圈电压之间的关系:根据理想变压器的假设公式,可以推导出:V1 / V2 = N1 / N2 = m3. 功率之间的关系:根据电力学基本定律,功率等于电压乘以电流。
我们可以得出以下推导:P1 = V1 * I1 = m * V2 * (I2 / m) = P2其中,P1和P2分别为一次和二次侧的功率。
四、变压器额定容量的计算变压器的额定容量是指变压器能够持续运行的功率。
额定容量可以根据以下公式计算:S = k * V * I其中,S为额定容量,k为各种损耗系数,V为标称电压,I为额定电流。
高频变压jlm器参数计算一.电磁学计算公式推导:1.磁通量与磁通密度相关公式:Ф = B * S (A) ⑴Ф ----- 磁通(韦伯)B ----- 磁通密度(韦伯每平方米或高斯) 1韦伯每平方米=104高斯S ----- 磁路的截面积(平方米)B = H * μ⑵μ ----- 磁导率(无单位也叫无量纲)H ----- 磁场强度(伏特每米)H = I*N / l ⑶I ----- 电流强度(安培)N ----- 线圈匝数(圈T)l ----- 磁路长路(米)2.电感中反感应电动势与电流以及磁通之间相关关系式:E L =⊿Ф / ⊿t * N ⑷E L = ⊿i / ⊿t * L ⑸⊿Ф ----- 磁通变化量(韦伯)⊿i ----- 电流变化量(安培)⊿t ----- 时间变化量(秒)N ----- 线圈匝数(圈T)L ------- 电感的电感量(亨)由上面两个公式可以推出下面的公式:⊿Ф / ⊿t * N = ⊿i / ⊿t * L 变形可得:N = ⊿i * L/⊿Ф再由Ф = B * S 可得下式:N = ⊿i * L / ( B * S ) ⑹且由⑸式直接变形可得:⊿i = E L* ⊿t / L ⑺联合⑴⑵⑶⑷同时可以推出如下算式:L =(μ* S )/ l * N2⑻这说明在磁芯一定的情况下电感量与匝数的平方成正比(影响电感量的因素) 3.电感中能量与电流的关系:Q L = 1/2 * I2 * L ⑼Q L -------- 电感中储存的能量(焦耳)I -------- 电感中的电流(安培)L ------- 电感的电感量(亨)4.根据能量守恒定律及影响电感量的因素和联合⑺⑻⑼式可以得出初次级匝数比与占空比的关系式:N1/N2 = (E1*D)/(E2*(1-D)) ⑽N1-------- 初级线圈的匝数(圈) E1-------- 初级输入电压(伏特)N2-------- 次级电感的匝数(圈) E2-------- 次级输出电压(伏特)二.根据上面公式计算变压器参数:1.高频变压器输入输出要求:输入直流电压:200--- 340 V输出直流电压:23.5V输出电流: 2.5A * 2输出总功率:117.5W2.确定初次级匝数比:次级整流管选用V RRM =100V正向电流(10A)的肖特基二极管两个,若初次级匝数比大则功率所承受的反压高匝数比小则功率管反低,这样就有下式:N1/N2 = V IN(max) / (V RRM * k / 2) ⑾N1 ----- 初级匝数 V IN(max) ------ 最大输入电压 k ----- 安全系数N2 ----- 次级匝数 Vrrm ------ 整流管最大反向耐压这里安全系数取0.9由此可得匝数比N1/N2 = 340/(100*0.9/2) ≌ 7.63.计算功率场效应管的最高反峰电压:Vmax = V in(max) + (Vo+Vd)/ N2/ N1 ⑿V in(max) ----- 输入电压最大值 Vo ----- 输出电压Vd ----- 整流管正向电压Vmax = 340+(23.5+0.89)/(1/7.6)由此可计算功率管承受的最大电压: Vmax ≌ 525.36(V)4.计算PWM占空比:由⑽式变形可得:D = (N1/N2)*E2/(E1+(N1 /N2*E2)D=(N1/N2)*(Vo+Vd)/V in(min)+N1/N2*(Vo+Vd) ⒀D=7.6*(23.5+0.89)/200+7.6*(23.5+0.89)由些可计算得到占空比D≌0.4815.算变压器初级电感量:为计算方便假定变压器初级电流为锯齿波,也就是电流变化量等于电流的峰值,也就是理想的认为输出管在导通期间储存的能量在截止期间全部消耗完。
推挽式开关电源变压器参数的计算
变压器参数包括额定电压、额定电流、变比和功率损耗等。
下面将分别介绍这些参数的计算方法。
1.额定电压
额定电压是指变压器在正常工作状态下允许的最大电压值。
通常根据需要的输出电压来确定额定电压。
2.额定电流
额定电流是指变压器在额定电压下所能承受的最大电流值。
计算额定电流的方法如下:
首先,根据输入电压和输出电压之间的变比关系计算输出电流。
输出电流=输入电压/输出电压
然后,根据该输出电流的数值来选择变压器的额定电流。
3.变比
变比是指变压器的输入电压与输出电压之间的比例关系。
推挽式开关电源变压器通常用于降低电压,因此变比小于1、计算变比的方法如下:变比=输出电压/输入电压
4.功率损耗
功率损耗是指变压器在工作过程中因内部电阻和磁损耗而产生的能量损失。
它通常以功率因数的形式表示。
计算功率损耗的方法如下:
首先,根据变压器额定电流和额定电压,计算输入功率和输出功率。
输入功率=输入电流*输入电压
输出功率=输出电流*输出电压
然后,计算功率损耗。
功率损耗=输入功率-输出功率
5.磁链
首先,根据输入电压和输入电流计算原边磁链。
原边磁链=输入电流/输入电压
然后,根据原边磁链和变比计算副边磁链。
副边磁链=原边磁链/变比
以上是推挽式开关电源变压器参数的计算方法。
根据实际需求,可以按照上述方法来计算并选择合适的参数,以确保变压器在工作过程中能够稳定可靠地运行。
推挽变压器计算范文
一、推挽变压器原理
1.工作原理
推挽变压器由于左右两边的变压器在工作时正好相互补偿,所以在输入的一半周期内,一个变压器从零开始向正向工作,另一个变压器从零开始向反向工作,相当于两个变压器同频率、反相输出。
因此,推挽变压器的输出是交流信号,可以实现电压的升压和降压。
2.推挽变压器的构造
二、推挽变压器计算
1.推挽变压器的变比
2.推挽变压器的输入与输出
3.磁芯选择
为了减小磁耦合,推挽变压器通常采用铁芯或氧化铁芯。
磁芯的选择应根据应用需求和设计要求,包括频率、功率、损耗等因素。
4.容量计算
5.线圈匝数计算
三、推挽变压器设计注意事项
1.磁耦合
为了减小磁耦合,推挽变压器的两个次级绕组之间应选择适当的绕组距离,并采取合适的绝缘材料。
2.绝缘设计
3.功率匹配
4.可靠性设计
5.频率匹配
以上是推挽变压器的原理、计算方法以及一些注意事项的介绍。
推挽变压器在功率放大器等电子电路中应用广泛,设计时需要注意输入输出的电流和电压,合理选择磁芯和绕组匝数,以确保变压器的性能和可靠性。
储能滤波电感和储能滤波电容参数的计算,与图1-2的串联式开关电源中储能滤波电感和储能滤波电容参数的计算方法很相似。
根据图1-33和图1-34,我们把整流输出电压uo和LC滤波电路的电压uc、电流iL画出如图1-35,以便用来计算推挽式变压器开关电源储能滤波电感、电容的参数。
图1-35-a)是整流输出电压uo的波形图。
实线表示控制开关K1接通时,推挽式变压器开关电源开关变压器次级线圈N3绕组输出电压经整流后的波形;虚线表示控制开关K2接通时,推挽式变压器开关电源开关变压器次级线圈N3绕组输出电压经整流后的波形。
Up表示整流输出峰值电压(正激输出电压),Up-表示整流输出最低电压(反激输出电压),Ua表示整流输出电压的平均值。
图1-35-b)是滤波电容器两端电压的波形图,或滤波电路输出电压的波形图。
Uo表示输出电压,或滤波电容器两端电压的平均值;ΔUc表示电容充电电压增量,2ΔUc等于输出电压纹波。
1-8-1-3-1.推挽式变压器开关电源储能滤波电感参数的计算在图1-33中,当控制开关K1接通时,输入电压Ui通过控制开关K1加到开关变压器线圈N1绕组的两端,在控制开关K1接通Ton期间,开关变压器线圈N3绕组输出一个幅度为Up(半波平均值)的正激电压uo,然后加到储能滤波电感L 和储能滤波电容C组成的滤波电路上,在此期间储能滤波电感L两端的电压eL为:eL = Ldi/dt = Up – Uo —— K1接通期间(1-136)式中:Ui为输入电压,Uo为直流输出电压,即:Uo为滤波电容两端电压uc的平均值。
在此顺便说明:由于电容两端的电压变化增量ΔU相对于输出电压Uo来说非常小,为了简单,我们这里把Uo当成常量来处理。
对(1-136)式进行积分得:式中i(0)为初始电流(t = 0时刻流过电感L的电流),即:控制开关K1刚接通瞬间,流过电感L的电流,或称流过电感L的初始电流。
从图1-35中可以看出i(0)= Ix 。
推挽式开关电源的变压器参数计算推挽式开关电源的变压器参数计算用的开关变压器有两个初级线圈,它们都属于励磁线圈,但流过两个线圈的电流所产生的磁力线方向正好相反,因此,推挽式开关电源变压器属于双激式开关电源变压器;另外,推挽式开关电源变压器的次级线圈会同时被两个初级线圈所产生的磁场感应,因此,变压器的次级线圈同时存在正、反激电压输出;推挽式开关电源有多种工作模式,如:交流输出、整流输出、直流稳压输出,等工作模式,各种工作模式对变压器的参数要求会有不同的要求。
1-8-1-4-1.推挽式开关电源变压器初级线圈匝数的计算由于推挽式变压器的铁心分别被流过变压器初级线圈N1绕组和N2两个绕组的电流轮流进行交替励磁,变压器铁心的磁感应强度B,可从负的最大值-Bm,变化到正的最大值+Bm,因此,推挽式变压器铁心磁感应强度的变化范围比单激式变压器铁心磁感应强度的变化范围大好几倍,并且不容易出现磁通饱和现象。
推挽式变压器的铁心一般都可以不用留气隙,因此,变压器铁心的导磁率比单激式变压器铁心的导磁率高出很多,这样,推挽式变压器各线圈绕组的匝数就可以大大的减少,使变压器的铁心体积以及变压器的总体积都可以相对减小。
推挽式开关电源变压器的计算方法与前面正激式或反激式开关电源变压器的计算方法大体相同,只是对变压器铁心磁感应强度的变化范围选择有区别。
对于具有双向磁极化的变压器铁心,其磁感应强度B 的取值范围,可从负的最大值-Bm变化到正的最大值+Bm。
关于开关电源变压器的计算方法,请参考前面“1-6-3.正激式变压器开关电源电路参数计算”中的“2.1 变压器初级线圈匝数的计算”章节中的内容。
根据(1-95)式:(1-150)式和(1-151)式就是计算双激式开关电源变压器初级线圈N1绕组匝数的公式。
式中,N1为变压器初级线圈N1或N2绕组的最少匝数,S为变压器铁心的导磁面积(单位:平方厘米),Bm 为变压器铁心的最大磁感应强度(单位:高斯);Ui为加到变压器初级线圈N1绕组两端的电压,单位为伏;τ = Ton,为控制开关的接通时间,简称脉冲宽度,或电源开关管导通时间的宽度(单位:秒);F 为工作频率,单位为赫芝,一般双激式开关电源变压器工作于正、反激输出的情况下,其伏秒容量必须相等,因此,可以直接用工作频率来计算变压器初级线圈N1绕组的匝数;F和τ取值要预留20%左右的余量。
开关电源变压器计算公式开关电源变压器是一种常用的电力转换装置,用于将输入的交流电转换为所需的输出电压,并向负载提供电能。
在开关电源变压器的设计和计算中,有几个关键参数需要考虑,包括输入电压、输出电压、输出功率、变压比、工作频率等。
在进行开关电源变压器计算时,首先需要确定输出电压和输出功率。
输出电压可以根据负载的要求和应用的需要来确定,输出功率则可以通过负载的功率需求来计算。
一般来说,输出功率可以根据负载的额定电流和额定电压来计算,公式为:输出功率(W)=负载电流(A)×负载电压(V)接下来需要确定输入电压和变压比。
输入电压可以根据应用的电网电压来确定,变压比可以根据输出电压和输入电压的比例来计算,公式为:变压比=输出电压(V)/输入电压(V)在确定输入电压和变压比后,可以通过变压器的变比关系来计算变压器的参数。
变压器的变比关系可以表示为:N2/N1=U2/U1=I1/I2其中,N1和N2分别表示原边和副边的匝数,U1和U2分别表示输入电压和输出电压,I1和I2分别表示输入电流和输出电流。
通过变比关系可以计算出原边和副边的匝数,公式为:N1=N2×(U1/U2)N2=N1×(U2/U1)同时,还需要考虑实际变压器中的功率损耗。
功率损耗可以包括铜损耗和铁损耗两部分。
铜损耗是由于变压器中导线的电阻而产生的,可以通过负载电流和电阻来计算。
铁损耗则是由于变压器磁芯中磁场变化而产生的,可以根据变压器的材质和工作频率来估算。
最后,还需要考虑变压器的工作频率对变压器参数的影响。
工作频率会影响变压器的磁芯材质选择和变压器损耗的计算。
一般来说,变压器使用的材料可以根据工作频率的不同而选择,常见的有铁氧体、硅钢等材料。
综上所述,开关电源变压器的计算需要考虑多个参数,包括输出电压、输出功率、输入电压、变压比、匝数、功率损耗和工作频率等。
根据这些参数可以计算出变压器的基本参数,并选择合适的材料和设计方案来满足应用需求。
1:线径的计算:一般铜线截面积每平方mm取值5安培电流。
(高频取4.95,低频取3.5.)公式1:。
公式2:。
r=半径。
例题:假设铜线半径是1mm.3.141×1=3.141×5A=15.705A电流。
15.7A.=2.0mm铜线直径。
2: 峰值功率计算。
Pout = (Vout+Vf) Iout 1.23:初级峰值电流计算:IPmax =IPmin = KIP1K为脉动电流,取值:0.4.4:输入电流公式:÷PF=Pin÷Vin=Iin。
3:肖特基的取值计算。
肖特基一般取输出电流的2-3倍。
匝比一般是10比1输出峰值电压的计算:〈(Vin(max)×)+80V〉÷n + Vout=峰值电压。
〈〔最大输入电压×〕+80V〉÷匝比+输出电压。
例题:以输出5V为例:〈〔最大输入电压264V×1.414〕+80V〉÷匝比10+输出电压5V。
峰值电压等于==50.32V./*****************************************************************/开关变压器计算步骤:P-初级,S-次级,D-占空比,n匝比,L-电感量,f频率,η-效率, K-脉动电流。
T-时间,ON-开,NP-初级匝数,IP 峰值电流。
AE-磁芯截面积,查磁芯表。
Bm-磁通密度。
单位-高斯。
/******************************************************************* 要求:输入电压《85-265V》。
最大占空比0.45左右。
根据IC资料选择。
η-效率。
0.75Vout-输出电压。
5VIout-输出电流。
2Af –开关频率。
100KIC方案,选择7535. 10W/******************************************************************** 1:估算初级输入电流:I in÷PF=Pin÷Vin=Iin。
变压器计算公式变压器是一种将交流电能从一个电路传递到另一个电路的电气设备。
而开关电源是一种以开关器件(如晶体管、二极管)为控制元件,进行频繁的开关操作来调节输入电源的电压、电流和功率的电源。
本文将介绍变压器和开关电源的相关计算公式。
1.变压器计算公式:变压器的计算公式主要包括变压器的变比计算、输入/输出电压和电流的关系、功率的计算以及绕组的电阻和电容的计算等。
(1)变比计算:变压器的变比一般用一个转向比或变比来表示,即:\(\frac{{N_1}}{{N_2}} = \frac{{V_1}}{{V_2}} =\frac{{I_2}}{{I_1}}\)其中,\(N_1\)、\(N_2\)分别表示一次侧和二次侧的匝数;\(V_1\)、\(V_2\)分别表示一次侧和二次侧的电压;\(I_1\)、\(I_2\)分别表示一次侧和二次侧的电流。
(2)输入/输出电压和电流的关系:\(V_1 \cdot I_1 = V_2 \cdot I_2\)即一次侧的输入功率等于二次侧的输出功率。
(3)功率的计算:变压器的功率可以通过输入/输出电压和电流的关系来计算,即:\(P_1 = V_1 \cdot I_1\)\(P_2 = V_2 \cdot I_2\)其中,\(P_1\)、\(P_2\)分别表示一次侧和二次侧的功率。
(4)绕组的电阻和电容的计算:绕组的电阻可以通过测量绕组长度、截面积和材料的导电率来计算。
绕组的电容可以通过绕组的长度、半径和材料的介电常量来计算。
2.开关电源计算公式:开关电源的计算公式包括输入电压和电流的计算、开关元件的计算和功率因数的计算等。
(1)输入电压和电流的计算:开关电源的输入电压可以通过公式计算,即:\(V_{in} = \frac{{V_{out}}}{{D}}\)其中,\(V_{in}\) 表示输入电压,\(V_{out}\) 表示输出电压,\(D\) 表示占空比。
输入电流可以通过输入功率和输入电压之间的关系来计算,即:\(I_{in} = \frac{{P_{in}}}{{V_{in}}}\)其中,\(I_{in}\) 表示输入电流,\(P_{in}\) 表示输入功率。
推挽式开关电源变压器参数的计算推挽式开关电源使用的开关变压器有两个初级线圈,它们都属于励磁线圈,但流过两个线圈的电流所产生的磁力线方向正好相反,因此,推挽式开关电源变压器属于双激式开关电源变压器;另外,推挽式开关电源变压器的次级线圈会同时被两个初级线圈所产生的磁场感应,因此,变压器的次级线圈同时存在正、反激电压输出;推挽式开关电源有多种工作模式,如:交流输出、整流输出、直流稳压输出,等工作模式,各种工作模式对变压器的参数要求会有不同的要求。
1-8-1-4-1.推挽式开关电源变压器初级线圈匝数的计算由于推挽式变压器的铁心分别被流过变压器初级线圈N1绕组和N2两个绕组的电流轮流进行交替励磁,变压器铁心的磁感应强度B,可从负的最大值-Bm,变化到正的最大值+Bm,因此,推挽式变压器铁心磁感应强度的变化范围比单激式变压器铁心磁感应强度的变化范围大好几倍,并且不容易出现磁通饱和现象。
推挽式变压器的铁心一般都可以不用留气隙,因此,变压器铁心的导磁率比单激式变压器铁心的导磁率高出很多,这样,推挽式变压器各线圈绕组的匝数就可以大大的减少,使变压器的铁心体积以及变压器的总体积都可以相对减小。
推挽式开关电源变压器的计算方法与前面正激式或反激式开关电源变压器的计算方法大体相同,只是对变压器铁心磁感应强度的变化范围选择有区别。
对于具有双向磁极化的变压器铁心,其磁感应强度B的取值范围,可从负的最大值-Bm 变化到正的最大值+Bm。
关于开关电源变压器的计算方法,请参考前面“1-6-3.正激式变压器开关电源电路参数计算”中的“2.1 变压器初级线圈匝数的计算”章节中的内容。
根据(1-95)式:(1-150)式和(1-151)式就是计算双激式开关电源变压器初级线圈N1绕组匝数的公式。
式中,N1为变压器初级线圈N1或N2绕组的最少匝数,S为变压器铁心的导磁面积(单位:平方厘米),Bm为变压器铁心的最大磁感应强度(单位:高斯);Ui 为加到变压器初级线圈N1绕组两端的电压,单位为伏;τ= Ton,为控制开关的接通时间,简称脉冲宽度,或电源开关管导通时间的宽度(单位:秒);F为工作频率,单位为赫芝,一般双激式开关电源变压器工作于正、反激输出的情况下,其伏秒容量必须相等,因此,可以直接用工作频率来计算变压器初级线圈N1绕组的匝数;F和τ取值要预留20%左右的余量。
0.4.推挽式开关电源变压器参数的计算
推挽式开关电源使用的开关变压器有两个初级线圈,它们都属于励磁线圈,但流过两个线圈的电流所产生的磁力线方向正好相反,因此,推挽式开关电源变压器属于双激式开关电源变压器;另外,推挽式开关电源变压器的次级线圈会同时被两个初级线圈所产生的磁场感应,因此,变压器的次级线圈同时存在正、反激电压输出;推挽式开关电源有多种工作模式,如:交流输出、整流输出、直流稳压输出,等工作模式,各种工作模式对变压器的参数要求会有不同的要求。
1-8-1-4-1.推挽式开关电源变压器初级线圈匝数的计算
由于推挽式变压器的铁心分别被流过变压器初级线圈N1绕组和N2两个绕组的电流轮流进行交替励磁,变压器铁心的磁感应强度B,可从负的最大值-Bm,变化到正的最大值+Bm,因此,推挽式变压器铁心磁感应强度的变化范围比单激式变压器铁心磁感应强度的变化范围大好几倍,并且不容易出现磁通饱和现象。
推挽式变压器的铁心一般都可以不用留气隙,因此,变压器铁心的导磁率比单激式变压器铁心的导磁率高出很多,这样,推挽式变压器各线圈绕组的匝数就可以大大的减少,使变压器的铁心体积以及变压器的总体积都可以相对减小。
推挽式开关电源变压器的计算方法与前面正激式或反激式开关电源变压器的计算方法大体相同,只是对变压器铁心磁
感应强度的变化范围选择有区别。
对于具有双向磁极化的变压器铁心,其磁感应强度B的取值范围,可从负的最大值-Bm变化到正的最大值+Bm。
关于开关电源变压器的计算方法,请参考前面“1-6-3.正激式变压器开关电源电路参数计算”中的“2.1 变压器初级线圈匝数的计算”章节中的内容。
根据(1-95)式:
(1-150)式和(1-151)式就是计算双激式开关电源变压器初级线圈N1绕组匝数的公式。
式中,N1为变压器初级线圈N1或N2绕组的最少匝数,S为变压器铁心的导磁面积(单位:平方厘米),Bm为变压器铁心的最大磁感应强度(单位:高斯);Ui为加到变压器初级线圈N1绕组两端的电压,单位为伏;τ = T on,为控制开关的接通时间,简称脉冲宽度,或电源开关管导通时间的宽度(单位:秒);F为工作频率,单位为赫芝,一般双激式开关电源变压器工作于正、反激输出的情况下,其伏秒容量必须相等,因此,可以
直接用工作频率来计算变压器初级线圈N1绕组的匝数;F 和τ取值要预留20%左右的余量。
式中的指数是统一单位用的,选用不同单位,指数的值也不一样,这里选用CGS单位制,即:长度为厘米(cm),磁感应强度为高斯(Gs),磁通单位为麦克斯韦(Mx)。
1-8-1-4-2.推挽式开关电源变压器初、次级线圈匝数比的计算
A)交流输出推挽式开关电源变压器初、次级线圈匝数比的计算
推挽式开关电源如果用于DC/AC或AC/AC逆变电源,即把直流逆变成交流输出,或把交流整流成直流后再逆变成交流输出,这种逆变电源一般输出电压都不需要调整,因此电路相对比较简单,工作效率很高。
用于逆变的推挽式开关电源一般输出电压都是占空比等于0.5的方波,由于方波的波形系数(有效值与半波平均值之比)等于1,因此,方波的有效值Uo与半波平均值Upa相等,并且方波的幅值Up与半波平均值Upa也相等。
所以,只要知道输出电压的半波平均值就可以知道有效值,再根据半波平均值,就可以求得推挽式开关电源变压器初、次级线圈匝数比。
根据前面分析,推挽式变压器开关电源的输出电压uo,主要由开关电源变压器次级线圈N3绕组输出的正激电压来决定。
因此,根据(1-128)、(1-129)、(1-131)其中
一式就可以出推挽式变压器开关电源的输出电压的半波平均值。
由此求得逆变式推挽开关电源变压器初、次级线圈匝数比:
n=N3/N1 =Uo/Ui =Upa/Ui ——变压比,D为0.5时(1-152)(1-152)式就是计算逆变式推挽开关电源变压器初、次级线圈匝数比的公式。
式中,N1为开关变压器初级线圈两个绕组其中一个的匝数,N3为变压器次级线圈的匝数,Uo输出电压的有效值,Ui为直流输入电压,Upa输出电压的半波平均值。
(1-152)式还没有考虑变压器的工作效率,当把变压器的工作效率也考虑进去时,最好在(1-152)式的右边乘以一个略大于1的系数。
B)直流输出电压非调整式推挽开关电源变压器初、次级线圈匝数比的计算
直流输出电压非调整式推挽开关电源,就是在DC/AC逆变电源的交流输出电路后面再接一级整流滤波电路。
这种直流输出电压非调整式推挽开关电源的控制开关K1、K2的占空比与DC/AC逆变电源一样,一般都是0.5,因此,直流输出电压非调整式推挽开关电源变压器初、次级线圈匝数比可直接利用(1-152)式来计算。
即:
n=N3/N1 =Uo/Ui =Upa/Ui ——次/初级变压比,D为0.5时(1-152)
不过,在低电压、大电流输出时,一定要考虑整流二极管的电压降。
C)直流输出电压可调整式推挽开关电源变压器初、次级线圈匝数比的计算
直流输出电压可调整式推挽开关电源的功能就要求输出电压可调,因此,推挽式变压器开关电源的两个控制开关K1、K2的占空比必须要小于0.5;因为推挽式变压器开关电源正反激两种状态都有电压输出,所以在同样输出电压(平均值)的情况下,两个控制开关K1、K2的占空比相当于要小一倍。
当要求输出电压可调范围为最大时,占空比最好取值为0.25。
根据(1-140)和(1-145)式可求得:
(1-153)和(1-154)式就是计算直流输出电压可调整式推挽开关电源变压器初、次级线圈匝数比的公式。
式中,N1为变压器初级线圈N1或N2绕组的匝数,N3为变压器次级线圈的匝数,Uo直流输出电压,Ui为直流输入电压。